浅析精密陶瓷

浅析精密陶瓷

摘要：系统地阐述了精密陶瓷的发展历史及研究状况，和碾压具体方式精密陶瓷的发展趋势和发水平及存在的问题，提出了未来精密陶瓷的发展趋势及产业化应重点解决的问题。

关键词：精密陶瓷、研磨加工、发展、趋势

A nalysis of Precision Ceramics

ＳＯＮＧＭｅｉＸｉｎ

（QiqiharUniversity161000）

Abstract: Systematic exposition of the history and research status of fine ceramics, and rolling trends specific ways of fine ceramics and send levels and problems, put forward for the future development trend of fine ceramics and industrialization should be focused on solving problems.

Keywords: Precision ceramic；grinding；development；trends

1 引言

传统的陶瓷制品，如日用瓷、陈设瓷、建筑卫生瓷等产品都是大家所熟悉的。然而，随着科学技术的飞速发展，而今的陶瓷已逐渐进入许多尖端科学技术领域，并越益显示出巨大的生命力。在所有重要产业部门中，陶瓷作为仅次于金属和塑料的第三种材料，日益获得人们的普遍关注。如果说微电子技术和生物工程技术是新技术革命的两大支柱，那么新材料则是建设和构筑未来高技术社会和信息社会的基础要素。从历史来看如果没有陶器的发明，人类的文明就不会发生从狩猎时代进入农耕时代的变革，同样没有精密陶瓷的发明，微电子技术，宇航技术和其它技术也不可能产生划时代的革新。许多科学家断言:精密陶瓷这种新材料的普遍开发和应用，将使人类由“重厚长大”的钢铁时代进入“轻薄短小”的新陶瓷时代。

精密陶瓷在廿一世纪科学技术的发展中，必定会占有十分重要的地位。同时，这种新型陶瓷材料对我国国民经济建设将发挥重要的作用。

陶瓷的工业应用出现于19世纪末，在20世纪中后期，随着科学技术快速发展对新型陶瓷材料的应用需求不断扩大而获得了非常迅速的发展。到2010年中国精密工业陶瓷产品产值约400亿元，全球精密工业陶

瓷市场销售额约1500亿美元。目前精密陶瓷己经广泛应用于电子信息、航天航空、新能源、生物医学、半导体、机械、工业设备、消费电子等领域。而精密陶瓷的定义是采用严格控制配料及特定工艺制成不经机械研磨加工，就具有表面光滑平整，公差尺寸合乎要求的陶瓷。主要用于制作电路基片、线圈骨架、电子管插座、高压绝缘瓷、火箭的前锥体等。也可制成用于浇制合金的高气孔率精密铸造型芯。还可用作抗震性好的高温材料。

２精密陶瓷制品种类

２.１结构陶瓷

包括高温结构陶瓷、耐磨陶瓷、高韧性陶瓷、高(超)硬陶瓷、纳米结构陶瓷、多孔陶瓷、陶瓷超滤膜等;

２.２功能陶瓷

包括磁性陶瓷、敏感陶瓷、光学陶瓷、生物陶瓷和超导陶瓷等;

２.３电子陶瓷

包括各种陶瓷电容、电阻、电感、铁电陶瓷、压电陶瓷、半导体陶瓷、电介质陶瓷等。最新研发工业应用精密陶瓷产品。

２.３.１材料

氧化物、碳化物、氮化物、硼化物

２.３.２造技术与设备

备料设备、型设备、燥设备、工系统量制、验设备最早研究出这种新型陶瓷的是日本京都向瓷公司。由于它具有精密性，所以取名为“精密陶瓷”。精密陶瓷的一旦出现，立即掀起了研究开发热，其性能日益优化，种类日趋多样。精密陶瓷的种类大致可分为功能陶瓷材料和结构陶瓷材料两大类。它们都是在高硬度、耐温性和耐蚀性等共同性质上，加上其电气性能、光学性能和电磁性能等特殊性质而获

得新用途的。３精密陶

瓷的工艺

表１陶瓷加工的合理工艺参数

毫无疑问，世界上所用的一切陶瓷制品的生产都需经过从原料配制一‘成型一、烧结这三道必不可少的工序。对精密陶瓷也是如此。为了充分运用材料所固有的特性，最大限度地发挥其性能，务必特别注意从原料配制乃至烧成的各个环节。尽管看起来表形式很简单，但是其内含却非常复杂，各工序技艺也是多种多样的。首先在原料的配制过程中，为了严格控制原料的化学组成，结晶组成以及粒度分布等，就必须精心选配极纯的原料，通常以合成原料为主。同时，要有先进的粉末加工技术，要防止任何杂质的侵入。细度要求极严，生产制品不能有任何细小空隙。其次，在成型过程中，仅仅使用传统陶瓷成形方法已不够了。对于精密陶瓷来说，一般采用的成型方法有粉末加压成型、浇铸成型、增塑成型法、烧成。３.１精密陶瓷球的研磨加工

陶瓷球的精度对陶瓷轴承的运转精度和高速性有很大影响。精密和超精密主轴轴承采用的陶瓷球的公差等级为G5，其球的直径变动量和球形误差≤0.13μm，表面粗糙度Ra0.02μm。为了能高效地保证达到精度要求，其加工要点：

1）要经粗、精、超精研磨和抛光等多道工序，由粗到精逐渐减小磨料粒度、研磨压力和研磨速度（表1），并逐步延长研磨的时间。

2）降低研磨压力并减小研磨盘的跳动（或采用很低的研磨速度），可以有效地减小表面粗糙度和波纹度。

3）研磨剂应遵循少量勤添的原则。

4）陶瓷球的材料应采用致密和缺陷小的热流体等静压烧结Si3N4（HIPSN）或ZrO2。5）采用锥形研磨法以提高研磨效率。图2所示上研磨盘为锥形使陶瓷球在研磨时有较大自旋角（＞45º），使陶瓷球充分自旋增强回转滑动，因而比通常的V形槽研磨法有高的研磨效率。

４我国精密陶瓷发展趋势

目前，世界精密陶瓷产品的发展趋势为产品门类越来越多，各种精密陶瓷产品已经被成功应用于热传导、热机械、核能、微自动化装置、敏感传感器、光学领域、医疗领域及新能源等领域。目前，各国的精密陶瓷研究与生产，正形成新一轮的生产高潮与竞争加激烈的市

场避面。

精密陶瓷敏感元件，已占据国际市场主要份额。包括热敏、压敏、磁敏、光敏、气敏材料在内的各种精密产品垄断大部分国际市场。如采用了大量精密陶瓷材料的新型数码相机与新一代的高性能陶瓷电池，以固态材料替代液态酸溶液，要比创痛的电池重量轻三分之二，且对环境污染小，尤其适应于电动汽车及航天器使用。此外，众所周知，开发研制的陶瓷汽车发动机，已经部分得到了应用。各国出于自身急迫的需要，在开发研究功能陶瓷高温结构方面，不断地加大投资力度。作为研究重点的第四代核能发电新材料中使用了很多陶瓷材料。新型交通工具悬浮列车中也大量使用了各种耐高温的材料与磁敏陶瓷材料产品。目前，正在批量生产的空中客车A320超大型飞机，就采用许多高温陶瓷材料与敏感陶瓷元件。

尤其是引擎与动力系统，由于在其冷却部位大量采用了耐热陶瓷，大幅度降低了能耗与热损耗。陶瓷交换则具备有锅炉或其他高温装置中回收余热的能力。陶瓷管线则具有忍耐各种高温化学气体腐蚀的能力，增加热交换率，对许多行业的节能领域发挥关键作用。

５结语

以下是我国一些生产精密陶瓷配件的工厂比较：我国作为传统陶瓷生产大国，目前也正在将发展目标定在高科技的特殊陶瓷与精密陶瓷研制与创新的方面。首先，我国载人航天飞船工程中，大量采用了高温陶瓷材料及精密敏感陶瓷产品。这些集聚各种优越、特殊功能的陶瓷材料与敏感元件，支撑着航天事业的快速发展。灵位，在传统的机械加工方面，已经先后推广使用了新一代的金属切削工具如陶瓷刀具；作为世界上最大的日用家电产品生产国，许多家电产品中的各为在敏感元件的使用范围更广、数量更多、热敏、磁敏、光敏陶瓷材料等方面的生产正蓬勃兴起。这就对国内

竞争

者名单主要产品

竞争策

略

优劣势

行业内

的综合

实力强

势（前

三名）

相对本公司

的力量强弱

（强、中、弱)

宝应陶瓷厂燃气灶具

点火针，燃

气热水器

点火针，燃

气烤炉点

火针

产品线

丰富，

专业；

优势：国内

最早的点

火针生产

企业，规模

最大，品牌

优势好

第一强

宝应

华源陶瓷厂燃气灶具

点火针，燃

气烤炉点

火针

产品单

一专业

化；低

价；

优势：销售

灵活、产品

专一；劣

势：利润值

低

第二中

扬州飞鹰

电子有限公司燃气灶具

点火针

客户关

系、个

性化需

求；

优势：质量

较好，有一

定的市场

占有率。劣

势：规模

小，短期行

为；

第三中

宝应亿

达电子陶瓷厂燃气热水

器点火针，

燃气灶具

点火针

个性化

的客户

设计

优势：进入

行业较早，

当地劳动

资源比较

丰富。劣

势：设计能

力较弱

弱

宝应大

明陶瓷厂燃气灶具

点火针

低价；

优质服

务；

优势：客户

数量较多

劣势：管理

落后，质量

较差

弱